Étude de la correspondance des échelles temporelles des observations de flux par scintillomètre optique-micro-ondes pour la validation des modèles d'évapotranspiration par télédétection
Les modèles actuels d'évapotranspiration (ET) par télédétection basés sur la température de surface terrestre reposent principalement sur l'inversion des images satellitaires instantanées acquises lors du passage des satellites pour extraire des paramètres clés tels que la température de surface, puis estiment les flux de chaleur sensible (H), de chaleur latente (LE) et la quantité d'évapotranspiration de surface ; la validation des résultats des modèles utilise souvent des données de flux moyens sur 30 minutes obtenues par des méthodes d'observation telles que la corrélation turbulente (EC), ce qui pose un problème important d'inadéquation des échelles temporelles. La méthode de scintillation optique-micro-ondes à double longueur d'onde développée ces 20 dernières années peut mesurer H et LE à des échelles de quelques centaines de mètres jusqu'à 10 kilomètres, adaptée aux surfaces complexes avec relief, et ne nécessite qu'un temps d'intégration court de 1 à 2 minutes pour obtenir des résultats de flux statistiquement stables. Cette méthode complète les avantages de l'EC et fournit une opportunité importante pour la validation des modèles et produits ET issus de la télédétection. Cet article s'appuie sur les données d'observation du scintillomètre double bande optique-micro-ondes (OMS), de l'EC et de la tour de gradient météorologique dans les prairies froides d'altitude de l'amont et les cultures d'oasis du milieu du bassin versant de la rivière Heihe dans le nord-ouest de la Chine, afin d'explorer les avantages significatifs de l'adaptation des échelles temporelles entre les observations de flux OMS et les résultats des modèles ET issus de la télédétection. L'analyse comparative des données de flux OMS et EC moyennées selon différentes durées (1 min, 2 min, 5 min, 10 min, 15 min, 30 min) montre que le système OMS peut obtenir des observations de flux statistiquement stables sur une courte échelle temporelle de 1 minute, ce qui confirme efficacement sa faisabilité théorique. Il est notable que cette échelle temporelle correspond globalement à la durée de balayage d'images uniques de satellites tels que Landsat. L'analyse des données OMS en moyenne sur 1 min du site de prairies froides d'altitude en amont indique que, dans la période de 30 minutes habituellement utilisée pour la validation à l'aide d'images satellites, l'amplitude des variations de H et LE observées par EC atteint généralement 10 % à 30 %. Si une seule valeur d'observation de flux de 1 min à un instant donné est utilisée pour la validation du modèle ET par télédétection, l'incertitude introduite sera de même ordre, et sous des conditions atmosphériques non stationnaires, cette incertitude s'accentuera. Avec les données de flux OMS et EC du site d'oasis en milieu de bassin, la validation des estimations instantanées de H et LE basées sur le modèle d'équilibre énergétique de surface à double source (TSEB) et sur les images Landsat a été réalisée. Les résultats montrent une meilleure cohérence entre les estimations du modèle TSEB et les observations OMS sur 1 min. La méthode de scintillation à double longueur d'onde permet d'obtenir des données d'observation au sol compatibles avec les échelles spatio-temporelles des observations satellites, offrant ainsi une voie efficace pour la validation des modèles et produits ET basés sur la température de surface par télédétection. La promotion et l'application de cette technologie favoriseront fortement le développement innovant des algorithmes d'inversion ET et l'amélioration de la précision des produits associés.
关键词
Méthode de scintillation à double longueur d'onde ; modèles d'évapotranspiration par télédétection ; bassin versant de la rivière Heihe ; flux de chaleur sensible et latente ; correspondance des échelles temporelles